▲中研院團隊發現增加生物固碳新法，為自然界的碳平衡研究開啟新契機。（圖／記者許敏溶攝）
記者許敏溶／台北報導
自工業革命以來，人類使用化石燃料每年排出約360億公噸二氧化碳，嚴重破壞自然界的碳平衡，中央研究院今（5日）宣布，由中研院院長廖俊智及蔡明道院士帶領團隊，發現一種增加海中藍綠菌光合作用的新方法，使藍綠菌吸收二氧化碳（稱為固碳）速率增加約60%，為自然界的碳平衡研究開啟新契機，成果已在上（6月）發表在國際期刊《自然代謝》（Nature Metabolism）。
自然界的碳平衡主要由陸地及海洋生物的光合作用、呼吸，及分解作用所達成，但是從自工業革命以來，人類因為使用化石燃料，每年排出約360億公噸二氧化碳，嚴重破壞自然界的碳平衡，加上聯合國呼籲在2050年實現淨零碳排，如何達到碳平衡成為各國關注重點。
▲中研院團隊發現增加生物固碳新法，為自然界的碳平衡研究開啟新契機。（圖／記者許敏溶攝）
中研院表示，植物及藍綠菌控制固碳作用的機制雖已廣被探究，但在藍綠菌中，卻有一種酵素「磷酸乙酮酶」，其生理功能仍是未解之謎，研究團隊首先發現，此生物分子是藍綠菌固碳循環中的煞車裝置之一，在快速變化的光影環境中，能隨著細胞內能量高低，在幾秒內以代謝調控方式阻斷固碳反應，避免對細胞做無益的固碳反應，減少能量消耗。
研究團隊進一步發現，若將此煞車分子移除，藍綠菌的固碳速率，竟可增加60%。中研院院長廖俊智解釋說，「對藍綠菌而言，或許是無謂固碳，對細胞本身運作循環影響不大，但對整個地球而言，卻是可幫助碳平衡的契機。」團隊還意外發現，藍綠菌可將增加的二氧化碳吸收量轉化成蔗糖並排出胞外，這項發現將來可做為發展快速生產蔗糖技術的基礎。
為了解此作用機制，中研院團隊以冷凍電子顯微鏡分解煞車分子的結構，並找出其如何以細胞內能量（ATP）調控其煞車力道的機制，因煞車是藉著ATP從酵素解離，可以在幾十毫秒發生。
蔡明道指出，原本以為此分子是利用已知的ATP結合位點進行調控，沒想到竟然發現一個全新的結合方式，此新結合域在自然界多種生物中存在，可見其重要性。」
這項研究論文的共同第一作者為中研院生物化學研究所博士後研究員呂冠箴，以及張瓊文博士後研究員；廖俊智指出，這項成果為目標導向與好奇導向研究的相互激盪，也縮短基礎研究與實際應用的距離，更為解決碳平衡問題提供新契機。
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